Speed and rotor flux estimation based on the induction machine inductance frequency characteristic – simulation studies

The estimation methodology of induction motor angular velocity and rotor flux space vector has been presented in the paper. The estimation algorithms are based on the motor inductance frequency characteristic and the machine secondary multi-loop equivalent circuit, approximating this characteristic in the considered frequency range. The characteristic reproduces variability of rotor electromagnetic parameters, resulting from the skin effect in rotor conductive elements, which constitutes the main cause of these parameters’ variability in the case of induction motors with deep-bar cage or solid rotors. Given the above, during an estimation process of induction motor specified state variables, the simultaneous reconstruction of instantaneous values of rotor electromagnetic parameters is not required. The waveforms of angular velocity and rotor flux space vector magnitude reconstructed with the use of the proposed estimation algorithms have been compared with the corresponding waveforms reconstructed by means of the classical model reference adaptive system (MRAS)-type estimator.

---

W artykule została przedstawiona metodyka estymacji prędkości kątowej oraz wektora przestrzennego strumienia wirnika silnika indukcyjnego. Algorytmy estymacji oparte są o częstotliwościową charakterystykę indukcyjności silnika oraz wieloobwodowy po stronie wtórnej schemat zastępczy maszyny, aproksymujący tę charakterystykę w rozpatrywanym zakresie częstotliwości. Charakterystyka ta odwzorowuje zmienność parametrów elektromagnetycznych wirnika, wynikającą ze zjawiska wypierania prądu w przewodzących elementach tego wirnika, stanowiącego główną przyczynę zmienności tych parametrów w przypadku silników głębokożłobkowych lub z litym wirnikiem. Biorąc powyższe pod uwagę, w trakcie procesu odtwarzania określonych zmiennych stanu silnika indukcyjnego, nie jest wymagana równoczesna estymacja chwilowych wartości parametrów elektromagnetycznych wirnika. Przebiegi prędkości kątowej oraz modułu wektora przestrzennego strumienia wirnika odtworzone przy użyciu proponowanych algorytmów estymacji zostały porównane z przebiegami odpowiednich wielkości odtworzonymi za pomocą klasycznego estymatora typu MRAS.